[发明专利]陶瓷与金属的辉光钎焊方法

说明书

技术领域

本发明提出的陶瓷与金属的辉光钎焊方法属于钎焊技术领域。

背景技术

论文“陶瓷-金属辉光钎焊方法″(太原工业大学学报1995年12月第26卷第4期P96-98)介绍了一种陶瓷与金属的辉光纤焊方法，该方法采用辉光炉为热源，使活性金属钛等通过溅射沉积及离子渗入在陶瓷表面形式镀层，然后将镀层的陶瓷与金属放入Ag-Cu钎料后在辉光炉中钎焊。

该方法虽然可以进行陶瓷与金属的钎焊，但利用溅射沉积离子渗入形成陶瓷的镀层设备工艺复杂，真空度要求高，成本高；还有这样的镀层在陶瓷与金属的辉光钎焊过程中还不能有效的消除陶瓷与金属由于热膨胀系数的差异而引起的残余应力，因而在一定程度上影响了钎焊质量。

本发明的目的是为了克服目前陶瓷与金属辉光钎焊的不足，提出一种工艺简单、并能明显地提高陶瓷与金属的钎焊质量的钎焊方法。

发明内容

本发明提出的陶瓷与金属的辉光钎焊方法包括

在陶瓷金属的辉光钎焊中，对具有厚度为18-84μm的化学镀金属或合金膜的陶瓷与金属在添加银一铜钎料后进行辉光钎焊，该辉光钎焊的工艺参数为：

极限真空度6.6-15Pa，工作气压15-30Pa，工作电压800-1000V，钎焊温度830-870℃，保温时间10-25分钟，工作介质氩气。

陶瓷的化学镀金属膜由铜、镍、银、镍-磷合金、镍-硼合金中的一种构成。

陶瓷材料为Si₃N₄、ZrO₂、Al₂O₃、SiC中的一种。

附图说明

图1，本发明提出的陶瓷与金属的辉光钎焊方法的示意图；

图2，化学镀铜膜的陶瓷si₃N₄与碳钢的辉光钎焊接头放大2000倍的金相图。

图3，能谱分析表示的化学镀铜膜的Si₃N₄与碳钢的辉光钎焊接头的成份分布图。

结合附图对本发明提出的陶瓷与金属的辉光钎焊方法进行详细说明。

图1中1为陶瓷，2为陶瓷的化学镀金属膜，3为银一铜钎料，4为金属。把图1所示装配好的陶瓷与金属放入辉光炉中按着规定的辉光钎焊规范进行辉光钎焊。

图2示出了化学镀铜膜的陶瓷Si₃N₄与金属的辉光钎焊接头的金相图，图中左侧部份为陶瓷Si₃N₄，中间部份为在陶瓷Si₃N₄表面上的化学铜膜和钎焊缝，右部为低碳钢板，整个钎焊接头结合良好。该化学铜膜的陶瓷与低碳钢的钎焊焊接的能谱分析曲线如图3所示，由该曲线可以看出钎焊接头中各种元素的分布，纵座标左侧为陶瓷侧，靠近陶瓷侧的钎缝中铜含量很高，而银含量很低，这表明从陶瓷表面起0-9.6μm处为镀铜膜，从9.6μm至22.4μm处属于钎缝，而其右侧为低碳钢板。钎焊过程中液态的Ag-Cu钎料在毛细填充的同时与母材发生作用，形成钎缝。

这里应当指出，当镀膜厚度为18-84μm时，钎焊接头会出现9.6-40μm的基本为金属镀层，这一镀层(例如铜层)实际上作为减应层能在一定程度上吸收被钎焊的陶瓷与碳钢由于热膨胀系数的差异而引起的残余应力，因而提高了钎焊的质量。

本发明提出的陶瓷与金属(或陶瓷)的辉光钎焊方法与已有的陶瓷与金属的辉钎焊方法相比具有如下的优点：

1.由于采用化学镀金属膜的陶瓷，因此本发明的钎焊方法工艺简单、无需外加电源和专用设备、成本低。

2、因在钎缝中产生减应层，就在一定程度上吸收了陶瓷与金属的由于热膨胀系数的差异而引起的残余应力，从而提高了钎焊质量。

3、钎焊时对真空度要求不高，因而缩短了钎焊时间，提高了效率。

具体实施例方式

实施例1、陶瓷与碳钢的辉光钎焊

陶瓷为Si₃N₄，其尺寸为10mm×10mm×10mm，被钎焊表面化学镀铜膜厚度为84μm，将带有铜膜的Si₃N₄陶瓷置于2mm厚的Q235碳钢板上，并加银一铜钎料，然后一起装入辉光炉进行辉光钎焊。辉光钎焊规范为：

极限真空度  6.6Pa

工作气压    15Pa

工作电压    950V

钎焊温度    830℃

保温时间    25分钟

工作介质    氩气